Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móngTính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi cho nền móng
Thiết kế móng cọc khoan nhồi Phạm vi áp dụng Cọc nhồi sử dụng trường hợp tải trọng công trình lớn (nhà cao tầng, cầu,…) công trình xây dựng khu dân cư Cọc nhồi có ưu điểm sức chịu tải lớn, thi công không gây chấn động mạnh tiếng ồn lớn Tuy cọc nhồi có nhược điểm giá thành cao việc kiểm tra chất lượng phức tạp nước ta công trình nhà cao tầng xây dựng thành phố lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh hầu hết dùng móng cọc nhồi Thực tế cho thấy việc sử dụng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng hợp lý 7.1 Thiết kế cọc khoan nhồi 7.1.1 Kích thước cọc thường dùng cho nhà cao tầng Đường kính cọc 0,60m; 0,80m; 1,00m; 1,20m; 1,40m Chiều dài cọc tuỳ theo điều kiện địa chất công trình địa điểm xây dựng Thí dụ Hà Nội, cọc nhồi thường cắm vào tầng cát lẫn cuội sỏi độ sâu 40 ÷ 50m; thành phố Hồ Chí Minh, cọc nhồi thường cắm vào tầng sét pha nửa cứng độ sâu 30 ÷ 50m 7.1.2 Bê tông cọc nhồi Bê tông phải có mác R ≥ 250#, thường dùng mác 300#, dùng khoảng 425 kg xi măng cho 1m3 bê tông Độ sụt thông thường từ 12 đến 17 7.1.3 Cốt thép cọc nhồi Cốt thép thiết kế theo quy định sau đây: - Cốt thép bố trí theo tính toán - Nếu cọc chịu nén tâm cốt thép cần bố trí đến 1/3 chiều dài cọc (ở phía đầu cọc) - Nếu cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ cần bố trí cốt thép hết chiều dài cọc (xem hình 7.1) - Cọc chịu nén có hàm lượng thép chủ (thép dọc) ≥ 0,2 ÷ 0,4% 41 - Cọc chịu uốn, chịu kéo, chịu nhổ có hàm lượng thép chủ ≥ 0,4 ÷ 0,65% - Cốt thép chủ bố trí theo chu vi cọc có đường kính tối thiểu Φ ≥ 12mm - Cốt thép đai Φ6 ÷ 10mm đặt cách 200 ÷ 300mm dùng cốt đai đơn vòng xoắn liên tục Vòng xoắn liên tục nên dùng cho loại cọc nhỏ (D = 60cm 80cm) - Nếu lồng cốt thép dài 4m cách đoạn 2m cần bổ sung thép đai có đường kính lớn (thí dụ Φ12 Φ14) để tăng cường cho lồng cốt thép, đồng thời để gắn miếng kê bảo vệ cốt thép bê tông - Lớp bê tông bảo vệ cốt thép không nhỏ 5cm, thông thường 7cm - Khoảng cách cốt thép dọc (thép chủ) không nhỏ 10cm - Nếu tiết diện cọc nhỏ 0,5m2, hàm lượng cốt thép dọc không nhỏ 0,5% Nếu tiết diện cọc từ 0,5m2 ÷ 1m2, hàm lượng cốt thép dọc thường vào khoảng 0,25% - Để chống đẩy trồi lồng cốt thép Hình 7.1: Cấu tạo lồng cốt thép đổ bê tông (bằng phương pháp vữa dâng) cần bố trí hai khung thép hình đầu mũi cọc cách 2m (xem hình 7.1) - Nối cốt thép cọc không hàn hơi, buộc hàn chấm điện - Buộc nối ống dẫn đầu thu đầu phát siêu âm (kiểm tra chất lượng bê 42 Hình 7.2: Đặt ống siêu âm tông hình 7.2) cọc nhồi) vào thép chủ (xem Số lượng ống siêu âm bố trí tuỳ theo tiết diện cọc - Cọc có đường kính D ≤ 1,00m dùng ống - Cọc có đường kính D = 1,00m ÷ 1,30m dùng ống - Cọc có đường kính D = 1,30 ÷ 1,50m dùng ống - Cọc có đường kính D > 1,5m dùng ống 7.1.4 Dung dịch khoan Dung dịch khoan thường dùng Bentonite để giữ cho thành hố khoan không bị sập Dùng Bentonite, cần ý điểm sau: - Dung dịch khoan phải phù hợp với đặc tính lí hoá đất nước đất - Một dung dịch trước sử dụng phải có đặc tính sau: + Độ nhớt Marsh > 35 giây + Hàm lượng cát 0; + Độ tách nước 30cm3; + Đường kính hạt 3mm + Dung trọng γ = 1,01 ÷ 1,05 (trừ trường hợp đặc biệt dùng loại dung dịch sét nặng Super moch) - Khi thu hồi Bentonite để dùng lại, hàm lượng cát phải nhỏ ÷ 5% Chú ý: Việc dùng dung dịch khoan (Bentonite) người thi công người thiết kế phải quy định người thiết kế biết rõ cấu tạo địa tầng 7.2 thiết kế đài cọc khoan nhồi Đài cọc có chức truyền tải trọng kết cấu bên xuống cọc liên kết cọc gần lại để chúng làm việc nhóm cọc Sau đây, giới thiệu cách thiết kế đài cọc cọc, đài cọc cọc, đài cọc cọc đài cọc cọc 7.2.1 Đài cọc Chiều cao đài cọc h = h0 + 5cm (xem hình 7.3 7.4) Trong h0 chiều cao hữu ích đài cọc (tính từ mặt cốt thép đến mặt đài cọc) 5cm chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép 43 C −b C −a vµ h ≥ h0 ≥ (7-1) đây: C kích thước ngang tương đương cọc πD C= (7-2) (các kí hiệu a, b, D xem hình vẽ 7.3) Hình 7.3: Cấu tạo đài cọc cọc Hình 7.4: Bố trí cốt thép cho đài cọc Cốt thép cần thiết cho đài cọc: P(C − b) 8h R a P(C − a) vµ Fa ≥ 8h R a Fa ≥ đó: P - tải trọng chân cột; Ra - cường độ tính toán cốt thép; Theo kinh nghiệm diện tích cốt thép tối thiểu bố trí sau: 44 (7-3) - Cốt thép ngang thường dùng khoảng 4cm2 cho mét chiều rộng đài - Cốt thép dọc thường dùng khoảng 2h cm2 cho mét bề mặt cạnh đài (h chiều cao đài cọc tính mét) - Cốt thép trung gian thường dùng khoảng 3cm2 cho mét bề mặt cạnh đài (Thép ngang, thép dọc dùng Φ ≥ 12mm, thép trung gian Φ ≥ 8mm) Theo kinh nghiệm, dùng kích thước đài cọc nhồi sau (với mác bê tông thông dụng 250# ÷ 300#): - Chiều cao đài cọc: h = d + 10cm (d đường kính cọc) - Diện tích đài cọc: A = B = d + 40cm 7.2.2 Đài cọc Cấu tạo đài hai cọc hình vẽ 7.5 Các kích thước chủ yếu đài cọc sau: - Chiều cao hữu ích đài cọc: e a h = 1, − ÷ 2 4 (7-4) đó: e - khoảng cách hai tim cọc: e ≥ 3d; a - cạnh dài tiết diện cột; (các kích thước có thứ nguyên mét) - Chiều cao đài cọc: h = h0 + 0,05m (7-5) Hình 7.5: Cấu tạo đài cọc Chiều dày tầng bê tông bảo vệ cốt thép ≥ 5cm Theo kinh nghiệm, kích thước đài cọc thường xác định sau: - Chiều cao đài hai cọc: h ≥ 2d + 10cm - Diện tích đài cọc: + Cạnh dài: + Cạnh ngắn: A=e+d+f B=d+f (d đường kính cọc) (7-6) (7-7) (7-8) 45 Với f tầng bảo vệ bê tông cốt thép, f ≥ 30cm - Mác bê tông đài cọc: 250# ÷ 300# - Cốt thép đài thường dùng loại AII - Cốt thép đáy đài tính toán theo lực cắt T: T = 0,5P cotgθ (7-9) đó: P - tải trọng thẳng đứng từ cột truyền xuống móng; Góc θ thường dùng: 50o < θ < 54o Diện tích cốt thép đáy đài: Fa ≥ T Ra (7-10) đó: Ra - cường độ tính toán cốt thép; - Bố trí cốt thép đài cọc hình 7.6: Theo kinh nghiệm, bố trí cốt thép sau: - Cốt thép ngang (ở đỉnh đài đáy đài) thường dùng ≥ 5cm2 cho mét chiều dài đài cọc - Cốt thép dọc, thường dùng ≥ 3hcm2 cho mét bề mặt cạnh đài (h chiều cao đài cọc, tính mét) Hình 7.6: Bố trí cốt thép đài cọc - Cốt thép trung gian, thường dùng khoảng 4cm2 cho mét mặt cạnh đài (Thép ngang, thép dọc dùng Φ ≥ 14mm, thép trung gian Φ ≥ 10mm) 7.2.3 Đài cọc Cấu tạo mặt đài cọc, thông thường thể hình 7.7 - Những kích thước hình học mặt đài cọc thông thường: D1 = D2 = D3 e = e1 = e2 ≥ 3D 46 Hình 7.7: Cấu tạo mặt đài cọc e3 = e A = B = e + (D + 0,30) C = C1 = (D + 0,30) C2 = e 3 3 + D + 0,30 C = e + 2(D + 0,30) 3 (D đường kính cọc, e khoảng cách tim cọc) h ≥ 2D + 10cm - Chiều cao đài cọc: (7-11) - Bê tông đài cọc mác R = 250 ÷ 300 # - Cốt thép thường dùng loại AII - Cốt thép đáy đài phải lớn lực cắt phản lực đầu cọc gây nên: T = Fp cotgθ P cotgθ = 3 (7-12) đó: P - tải trọng thẳng đứng chân cột; Fp - phản lực đài cọc; θ - góc tạo đường nối tim chân cột đỉnh đài đến tim đầu cọc đáy đài với mặt phẳng - Diện tích cốt thép đáy đài: Fa ≥ T Ra (7-13) đó: Ra - cường độ tính toán cốt thép - Lực cắt cốt thép vành khung chu vi biên đáy đài cọc: Tc = T P = cotgθ (7-14) - Diện tích cốt thép vành khung chu vi biên đài cọc đáy đài: 47 Fa ≥ Ta Ra (7-15) Theo kinh nghiệm, thường bố trí thép sau: - Dùng 4Φ25 đến 4Φ30 chu vi biên đáy đài cọc - Lưới thép mặt trên, mặt đáy mặt cạnh đài cọc dùng Φ10 ÷ Φ16 đặt cách 20cm Bố trí thép đài cọc tham khảo hình 7.8 Chú ý: Đường kính cọc lớn thép đài lớn Hình 7.8: Cấu tạo cốt thép đài cọc 7.2.4 Đài cọc Cấu tạo cốt thép đài cọc xem hình 7.9 - Chiều cao đài cọc h ≥ 2D + 10cm (D đường kính cọc, tầng bảo vệ bê tông 5cm) - Khoảng cách từ mép cọc đến mép đài ≥ 200mm - Khoảng cách tim cọc e ≥ 3D - Thép bố trí mặt trên, mặt mặt cạnh đài cọc thường 6cm 2/1 mét dài bề mặt, tức dùng khoảng Φ12 ÷ 18 a200 Tuỳ theo đường kính cọc lớn dùng đường kính cốt thép lớn Thép thường dùng loại AII 48 Hình 7.9: Cấu tạo cốt thép đài cọc 49